Las ondas cerebrales son generadas por pulsos eléctricos sincronizados de millones de neuronas que se comunican entre sí. Se pueden observar utilizando un sistema de electroencefalograma (EEG), un equipo médico que mide los cambios en los niveles de electricidad en diferentes áreas del cuero cabelludo.
Como la amplitud de los pulsos eléctricos es extremadamente baja, se ven afectados por el ruido. Los amplificadores diferenciales se utilizan para reducir el efecto del ruido común que puede estar presente en los electrodos. Cada electrodo está conectado a una entrada de un amplificador diferencial (un amplificador por par de electrodos); Un electrodo de referencia del sistema común está conectado a la otra entrada de cada amplificador diferencial. Estos amplificadores son amplificadores de muy bajo ruido con ganancias extremadamente altas. De hecho, amplifican el voltaje entre el electrodo activo y la referencia típicamente de 1,000 a 100,000 veces, lo que equivale a una ganancia de voltaje de 60 a 100 dB. En el pasado, las señales amplificadas se procesaban en el dominio analógico, pero hoy en día la mayoría de los EEG procesan las señales en el dominio digital. La mayor parte del procesamiento consiste en filtrar la señal. Se utiliza un filtro de muesca para rechazar el ruido de la línea de alimentación de 60 Hz o 50 Hz. Un filtro de paso alto rechaza la CC y el ruido de muy baja frecuencia. Un filtro de paso bajo rechaza el ruido superior a 50 Hz.
A continuación hay un enlace que muestra cómo implementar un sistema EEG simple. El filtrado de la señal amplificada se realiza en el dominio analógico. Para reducir el efecto del voltaje de la respuesta de la piel galvánica en la cabeza, el EEG utiliza un filtro de paso alto con una frecuencia de esquina de 7 Hz. Desafortunadamente, esto también rechazará las ondas Theta y Delta. El diseño también tiene un filtro de paso bajo con una frecuencia de esquina de 31 Hz. Esto también rechazará las ondas gamma.
Circuito DIY EEG (y ECG)
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En una implementación digital, la salida del amplificador de cada electrodo puede digitalizarse mediante un ADC de 20 bits. Otra opción es comprar directamente un front-end analógico que contiene un amplificador de ganancia programable y un ADC. Algunos front-end tienen múltiples canales. El procesamiento de las salidas ADC se puede hacer con una matriz de puerta programable de campo (FPGA) o un procesador de señal digital (DSP).